supercritisch

Superkritisch bezeichnet in der Thermodynamik den Zustand eines Stoffes jenseits seines kritischen Punkts, der durch die kritische Temperatur Tc und den kritischen Druck Pc definiert ist. In diesem Bereich existieren kein deutlich unterscheidbarer flüssiger oder gasförmiger Zustand mehr; es handelt sich um ein einheitliches Fluid, dessen Eigenschaften zwischen Flüssigkeit und Gas liegen. Das superkritische Fluid zeigt eine Dichte, Viskosität und Löslichkeit, die sich durch Temperatur- und Druckänderungen gezielt steuern lassen. Dadurch kann das Lösungsverhalten eines Stoffes erheblich angepasst werden, ohne dass eine Phasenwechselkante durchlaufen werden muss.

Die bekannteste Praxis ist CO2, das bei Tc ≈ 304,25 Kelvin und Pc ≈ 7,38 Megapascal superkritisch wird. Superkritisches CO2 besitzt eine hohe Löslichkeit für viele organische Substanzen und bleibt dabei relativ harmlos und flüssigkeitsunabhängig transportierbar, da es sich wie ein Gas ausbreiten kann, aber eine Flüssigkeitsdichte aufweist. Aufgrund dieser Eigenschaften wird superkritisches CO2 in der chemischen und lebensmitteltechnischen Industrie breit eingesetzt.

Anwendungsgebiete umfassen die Extraktion und Reinigung (zum Beispiel Kaffee-, Kakao-, ätherische Öle und Aromen), De- und Verflüssigung von Substanzen, sowie verschiedene Reaktions- und Materialprozesse. Vorteile sind niedrige Temperaturen im Vergleich zu vielen Destillationsprozessen, geringe Reststoffe und gute Umweltprofile, während Herausforderungen hohe Druckbehälter, Materialbeständigkeit und Investitionskosten darstellen. Sicherheitsaspekte betreffen den Betrieb unter hohem Druck und das ggf. giftige oder erstickende Risiko in geschlossenen Räumen, abhängig vom verwendeten Fluid.